«Эволюция должна иметь направленность»

Неожиданный подход к изучению ДНК

ОгонёкНаука

«Эволюция должна иметь направленность»

Неожиданный подход к изучению ДНК: уральский ученый утверждает, что в этой молекуле записан код, согласно которому развивается все живое на земле. «Огонек» поговорил с физиком, который взялся поправить теорию эволюции

Беседовала Елена Кудрявцева

0:00 /
1065.808
Оказывается, учение Дарвина не всесильно. И верно только отчасти. Фото Ikon Images / Gary Waters / Diomedia

Доклад о «направленной эволюции», прозвучавший на конференции «Развитие жизни: вопросы эволюции и развитие организмов» наделал шума. Профессор Уральского университета, доктор физико-математических наук Алексей Мелких презентовал свою теорию, которая, по его мнению, должна прийти на смену дарвиновской. До этого основные аспекты своего 20‑летнего исследования он изложил в уважаемых журналах — Origin of Life and Evolution of Biospheres, Biosystems, Progress in Biophysics and Molecular Biology. О том, куда и, главное, зачем движется эволюция, «Огонек» расспросил автора теории.

— Расскажите, почему вы, физик по образованию, занимаетесь эволюцией?

Алексей Мелких, 
профессор
Уральского
университета,
доктор физико-
математических
наук

— После окончания Уральского технического университета я занимался проблемой транспортировки веществ через мембрану клеток и статистической физикой. Однажды в кулуарах услышал чью-то точку зрения, что если эволюция действительно происходила путем случайных мутаций и естественного отбора, то время, необходимое для подобного перебора полезных вариантов, не сопоставимо со всем временем существования нашей Вселенной. Начиная с 2000‑х я начал строить различные модели и быстро убедился, что у дарвинизма есть огромные проблемы, о которых ученые стараются лишний раз не говорить. Но в целом я не первопроходец, есть серьезные работы на этот счет — скажем, «Номогенез» российского биолога Льва Берга. Он говорил об эволюции как о процессе, протекающем по определенным законам, не сводимым к воздействиям среды обитания.

— Давайте начнем с начала в буквальном смысле. Согласно популярной теории Опарина и Холдейна, 4 млрд лет назад на древней Земле самопроизвольно зародились органические вещества. А затем из них каким-то образом сложились первые организмы. Вы, если я правильно понимаю, утверждаете, что никакой случайности в этом не было?

— Если говорить о самых ранних стадиях эволюции, то там больших противоречий нет. Противоречия возникают, когда появляются сложные системы и проблема перебора вариантов, когда первые молекулы, например мРНК или ДНК, начинают что-то кодировать. И вот уже с этого этапа теория Дарвина не работает. Я не отрицаю, что случайные мутации и отбор существуют, но они не могут быть главной причиной эволюции.

— Астроном Фред Хойл как-то сказал: вероятность случайного получения живой клетки примерно равна вероятности самосборки «Боинга-747» от торнадо на мусорной свалке.

— Совершенно верно. Представьте, даже простейшая бактерия имеет миллион нуклеотидов — это те «кирпичики», из которых состоят гены. Таких нуклеотидов — четыре вида, соответственно полное число вариантов равно 4 в степени миллион. Так что, если бы простейшая бактерия появилась методом простого перебора, для этого действительно не хватило бы времени жизни Вселенной. Что уж говорить о более сложных организмах, об обилии видов и о самом человеке, у которого геном — 3 млрд нуклеотидов. Это и есть основной аргумент. То есть в целом с увеличением длины ДНК число вариантов генома растет экспоненциально, и когда число нуклеотидов становится больше, чем 102–103, перебор вариантов становится невозможным за то время, какое существует Вселенная. Эволюция должна иметь направленность, иначе никакие виды не могли бы появиться.

— Что же ею движет?

— Направленность эволюции обусловлена квантовыми эффектами в биологически важных молекулах — в белках, ДНК и РНК. Внутри них в квантовых степенях свободы зашита вся информация, которая постепенно разворачивалась и включалась в процессе эволюции. Хорошую аналогию можно привести из ботаники: если вы посадите семечко березы, то у вас вырастет именно береза, а не что-то другое, потому что в семечке есть программа ее развития. Примерно такие же процессы мы наблюдаем в эволюции Вселенной. Именно квантовая механика (нетривиальные квантовые эффекты) позволяет решить парадокс Левинталя, который до сих пор не разрешен в биологии.

— Можно поподробнее про парадокс?

— Речь идет о работе белков. Дело в том, что белок состоит из очень большого количества аминокислот, которые в живой клетке могут соединиться невероятно большим количеством способов. Но для продолжения жизни подходит одна-единственная комбинация. Перебор всех возможных вариантов укладки белковой цепи займет время, также превышающее время жизни Вселенной. Однако белок успевает найти верный вариант в течение считаных секунд или долей секунды. Мы можем это объяснить, если предположим, что в белке изначально закодировано определенное количество квантовых степеней свободы и только из них он может «выбирать».

Авторизуйтесь, чтобы продолжить чтение. Это быстро и бесплатно.

Регистрируясь, я принимаю условия использования

Рекомендуемые статьи

Да иди ты: как твою жизнь изменит лишняя 1000 шагов в день Да иди ты: как твою жизнь изменит лишняя 1000 шагов в день

Да иди ты: как твою жизнь изменит лишняя 1000 шагов в день

Men’s Health, январь'19
Источник дизайна Источник дизайна

Милан-2019: дизайн

SALON-Interior, июнь'19
Игры кончились Игры кончились

Кит Харингтон рассказал GQ, за что ненавидит сериал, сделавший его знаменитым

GQ, май'19
Дети, добро пожаловать в соцсети: кто отвечает за безопасность в интернете Дети, добро пожаловать в соцсети: кто отвечает за безопасность в интернете

Родителям лучше быть рядом с детьми, когда они делают первые шаги онлайн

Psychologies, май'19
Неистощимый гений Леонардо Неистощимый гений Леонардо

И через пять столетий после смерти Леонардо не спешит раскрывать свои тайны

National Geographic, июнь'19
Трехглазая змея: уникальная находка в Австралии Трехглазая змея: уникальная находка в Австралии

«Одна голова - три глаза» – беспрецедентное явление среди змей

National Geographic, май'19
Капитан пустыни Капитан пустыни

Жизнь погонщика верблюдов в марокканских песках похожа на жизнь моряка

Вокруг света, апрель'19
Hyundai Santa Fe: Подарки от санты Hyundai Santa Fe: Подарки от санты

Утверждать, что «санта» третьего поколения безгрешен, будет неверно

АвтоМир, май'19
Как на вулкане! Как на вулкане!

Первозданная красота балийской природы сливается с красотой Елены Чернявской

Maxim, июль'19
Беспощадное око: можно ли сейчас спрятать миллиарды за рубежом Беспощадное око: можно ли сейчас спрятать миллиарды за рубежом

Где жить миллиардерам в эпоху ужесточения иммиграционного законодательства

Forbes, май'19

Что скажут «за корты» люди авторитетные — биологи, медики, антропологи

Популярная механика, сентябрь'19
Как в Windows 10 открыть панель управления Как в Windows 10 открыть панель управления

Как на Windows 10 перейти в панель управления

CHIP, май'19
Россия вошла в топ-20 самых посещаемых стран мира в 2018 году Россия вошла в топ-20 самых посещаемых стран мира в 2018 году

В прошлом году РФ посетили 24,6 млн иностранных туристов

National Geographic, май'19
10 лучших мужских образов 72-го Каннского кинофестиваля 10 лучших мужских образов 72-го Каннского кинофестиваля

Определяемся, кому стоит отдать «Золотую пальмовую ветвь» за лучший смокинг

GQ, май'19
Жатва Гиппократа Жатва Гиппократа

Что нового в медицине в последние 20 лет начавшегося века

Maxim, июнь'19
Милана Кержакова после развода с футболистом показала синяки от побоев Милана Кержакова после развода с футболистом показала синяки от побоев

Милана Кержакова впервые дала интервью после громкого бракоразводного процесса

Cosmopolitan, май'19
«Мне в этом городе жить» «Мне в этом городе жить»

Глава Якутска Сардана Авксентьева — о себе, мигрантах и бездомных животных

Русский репортер, май'19
Смогут ли монетарные власти США предотвратить обвал на рынке? Смогут ли монетарные власти США предотвратить обвал на рынке?

В начале мая Федрезерв США значительно смягчил свою риторику

Forbes, май'19
Игра на публику Игра на публику

Краткий кодекс этики в соцсетях: что нужно знать в 2019 году

Glamour, июнь'19
«Люблю лекции про генетику». Зачем миллиардер Авдеев вложил 100 млн рублей в «ПостНауку» «Люблю лекции про генетику». Зачем миллиардер Авдеев вложил 100 млн рублей в «ПостНауку»

«ПостНаука» объявила о партнерстве с владельцем МКБ

Forbes, май'19
Дым отечества Дым отечества

Сын Михаила Фридмана не избалован семейным теплом и деньгами

Forbes, июнь'19
Посол США отказался ехать на Петербургский форум даже после освобождения Калви из СИЗО Посол США отказался ехать на Петербургский форум даже после освобождения Калви из СИЗО

Посол США Джон Хантсман проигнорирует Петербургский экономический форум

Forbes, май'19
5 вещей, которые Папа Римский Франциск сделал для женщин 5 вещей, которые Папа Римский Франциск сделал для женщин

Папа Римский Франциск считается очень прогрессивным человеком

Forbes, май'19
Помиритесь с едой, которую себе запрещаете Помиритесь с едой, которую себе запрещаете

Упражнение, которое научит вас есть, не испытывая при этом стыда

Psychologies, май'19
Картины, счета, самолеты. Суд арестовал имущество братьев Ананьевых Картины, счета, самолеты. Суд арестовал имущество братьев Ананьевых

Суд арестовал активы братьев Ананьевых по иску Промсвязьбанка

Forbes, май'19
Девушка без ретуши Девушка без ретуши

Актриса Варвара Шмыкова искренне — о бодипозитиве, женственности, ретуши и семье

OK!, май'19
Джордано Балдони Джордано Балдони

О фактурном дизайне и модных цветах

SALON-Interior, июнь'19
Скотт Дисик – человек, который познал дзен, облачившись в спортивные брюки Скотт Дисик – человек, который познал дзен, облачившись в спортивные брюки

За Скоттом Дисиком действительно стоит следить

GQ, май'19
Чернобыль, Беслан, Шереметьево: почему пора распустить «министерство правды» Чернобыль, Беслан, Шереметьево: почему пора распустить «министерство правды»

Чем вызвана задержка с обнародованием данных о погибших на аварийном борту SSJ?

Forbes, май'19
Лиссабон: Город, где сбываются желания Лиссабон: Город, где сбываются желания

Как стилист Владислав Лисовец впервые попал в столицу Португалии

Вокруг света, июнь'19